KR101916077B1 - Engine system having integrated egr cooler - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템은 엔진의 배기측에 연결되는 배기라인의 일측에 설치되어 배기가스를 처리하도록 배치되는 후처리장치, 상기 후처리장치의 상류측에 배치되는 터보차저의 터빈, 및 상기 후처리장치의 후단부에서 배출되는 저압이지알가스와 상기 터빈의 전단부에서 배출되는 고압이지알가스를 동시에 냉각시키도록 배치되는 복합 이지알쿨러를 포함할 수 있다. An engine system having a composite isal cooler according to an embodiment of the present invention includes a post-treatment device installed on one side of an exhaust line connected to an exhaust side of an engine and arranged to treat exhaust gas, A turbine of the turbocharger to be disposed, and a composite air-cooler disposed to co-operate simultaneously a low-pressure air-fuel gas discharged from the rear end of the after-treatment apparatus and a high-pressure air- have.

Description

복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템{ENGINE SYSTEM HAVING INTEGRATED EGR COOLER} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an engine system having a multi-

본 발명은 고압 이지알쿨러와 저압 이지알쿨러의 기능을 수행하는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an engine system equipped with a hybrid isal cooler that performs the functions of a high-pressure idle cooler and a low-pressure idle cooler.

일반적으로 엔진에는 배기가스의 일부를 다시 흡기 라인으로 재순환시켜 연소시 최고 온도를 낮춤으로써 NOx의 발생을 억제하여 주는 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR)시스템이 장착된다.Generally, the engine is equipped with an exhaust gas recirculation (EGR) system that recirculates part of the exhaust gas back to the intake line to lower the maximum temperature during combustion, thereby suppressing the generation of NOx.

엔진은 각각의 운전 영역에 따라 목표 공기량이 설정되고, EGR 듀티비를 제어함으로써 EGR 가스량과 신기(fresh air)의 흡입량을 조절한다. 상기 EGR 가스량은 각 운전 영역별로 미리 결정되어 있고, 현재의 운전 영역을 판정하여 EGR 밸브를 제어하여 재순환되는 배기가스의 양을 조절한다.The engine sets the target air amount in accordance with each operation region, and controls the EGR gas amount and fresh air intake amount by controlling the EGR duty ratio. The amount of the EGR gas is determined in advance for each operation region, and the current operation region is determined and the amount of exhaust gas recirculated is controlled by controlling the EGR valve.

또한, 내연기관에서는 밸브가 열려 있는 짧은 시간 안에 충분한 흡기가 어려워, 터보차저로 적극적으로 밀어 넣으면 실린더 내의 공기 충진 효율이 증가하고, 이와 함께 폭발압력도 올라가서 출력이 향상된다. In addition, in the internal combustion engine, sufficient intake is difficult in a short time when the valve is opened, and when the turbocharger is actively pushed into the cylinder, the efficiency of filling the cylinder increases, and the explosion pressure is increased.

저압 이지알 시스템은 엔진에 공급되는 신기(fresh air)를 공급하는 흡기 라인과, 상기 엔진으로부터 발생되는 저온 저압의 배기가스를 외부로 배출하도록 형성된 배기 라인과, 상기 배기 라인으로부터 분기되어 상기 흡기 라인과 연결되어 상기 배기가스가 재순환하도록 통로를 제공하는 저압 이지알 라인과, 상기 저압 이지알 라인의 분기점에 설치되어 재순환하는 배기가스의 양을 조절하는 저압 이지알 밸브 및 상기 흡기 라인과 배기 라인을 연결하는 터보 차져을 포함한다.The low-pressure igniter system includes an intake line for supplying fresh air to the engine, an exhaust line for exhausting low-temperature and low-pressure exhaust gas generated from the engine to the outside, and an exhaust line branched from the exhaust line, A low-pressure injection valve connected to the low-pressure injection line to provide a passage for recirculating the exhaust gas, a low-pressure injection valve installed at a branch point of the low-pressure injection line for regulating the amount of exhaust gas recirculated, Includes a connecting turbocharger.

또한, 고압 이지알 시스템은 배기 매니폴드(exhaust manifold)으로부터 배출되는 고온 고압의 배기가스 일부를 고압 이지알 밸브를 이용하여 분기시켜 고압 이지알 라인을 통과시키고, 상기 고압 이지알 라인을 통과한 고온 고압의 배기가스는 고압 이지알 쿨러를 통과하면서 냉각되어 흡기 매니폴드(intake manifold)를 거쳐 다시 엔진에 공급된다.In addition, the high-pressure IG system distributes a part of a high-temperature high-pressure exhaust gas discharged from an exhaust manifold through a high-pressure inert gas line by using a high-pressure inert gas valve, The high-pressure exhaust gas is cooled by passing through the high-pressure alcohole, and is supplied to the engine via an intake manifold.

한편, 저압 이지알 쿨러와 고압 이지알 쿨러를 모두 구비해야 하기 때문에, 부품비용과 중량이 증가하고, 이들을 각각 냉각시키기 위한 냉각회로로 복잡해질 수 있으며, 고압이지알가스와 저압이지알가스를 사용하는 운전영역은 다르지만, 고압이지알가스와 저압이지알가스의 각 최대용량에 대응하여 이지알쿨러를 각각 구비함으로써 전체적인 쿨링 용량이 증가되어야 한다. On the other hand, since both the low-pressure easy-to-cooler and the high-pressure easy-to-cooler are required, component cost and weight are increased and can be complicated by a cooling circuit for cooling them individually. The overall cooling capacity should be increased by providing the respective easy coolers corresponding to the respective maximum capacities of the high-pressure open-gas and the low-pressure open-gas.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다. The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

대한민국 공개특허 10-2016-0031855Korean Patent Publication No. 10-2016-0031855 대한민국 공개특허 10-2012-0011565Korean Patent Publication No. 10-2012-0011565

본 발명의 목적은 고압 이지알쿨러와 저압 이지알쿨러를 하나의 복합 이지알쿨러로 통합하고, 이를 통해서 부품비용과 중량을 줄이고, 냉각회로를 단순하게 할 수 있는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an engine with a compound canal cooler which can integrate a high pressure easy and low pressure easy cooler into a single easy cooler to reduce component cost and weight, System.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템은 엔진의 배기측에 연결되는 배기라인의 일측에 설치되어 배기가스를 처리하도록 배치되는 후처리장치, 상기 후처리장치의 상류측에 배치되는 터보차저의 터빈, 및 상기 후처리장치의 후단부에서 배출되는 저압이지알가스와 상기 터빈의 전단부에서 배출되는 고압이지알가스를 동시에 냉각시키도록 배치되는 복합 이지알쿨러를 포함할 수 있다. As described above, the engine system equipped with the composite idle cooler according to the embodiment of the present invention includes a post-processing apparatus installed at one side of an exhaust line connected to an exhaust side of an engine and arranged to process exhaust gas, The turbine of the turbocharger disposed on the upstream side of the turbine, and the composite isothermal cooler arranged to simultaneously cool the low-pressure feed gas discharged from the rear end of the post-treatment apparatus and the high-pressure feed gas discharged from the front end of the turbine . ≪ / RTI >

상기 복합 이지알쿨러에 의해서 냉각된 고압이지알가스는 상기 엔진의 흡기측과 연결되는 흡기라인으로 합류될 수 있다. The high pressure isothiocyanate cooled by the composite isal cooler may be combined into an intake line connected to the intake side of the engine.

상기 흡기라인의 일측에는 상기 터보차저의 컴프레서가 배치되고, 상기 컴프레서의 하류측에는 압축된 흡기를 냉각시키도록 배치되는 인터쿨러를 포함할 수 있다. A compressor of the turbocharger is disposed on one side of the intake line and an intercooler disposed on a downstream side of the compressor to cool the compressed intake air.

상기 복합 이지알쿨러에 의해서 냉각된 저압이지알가스는 상기 터보차저의 상기 컴프레서의 상류측으로 합류될 수 있다. The low pressure isothiocyanate cooled by the composite isal cooler may be merged upstream of the compressor of the turbocharger.

상기 복합 이지알쿨러는, 이지알가스의 입구측에 배치되어 고압이지알 쿨링영역과 및 저압이지알 쿨링영역의 입구영역을 가변시키도록 배치되는 입구 가변밸브, 및 이지알가스의 출구측에 배치되어 고압이지알 쿨링영역과 및 저압이지알 쿨링영역의 출구영역을 가변시키도록 배치되는 출구 가변밸브를 포함할 수 있다. The composite isalcooler includes an inlet variable valve disposed at the inlet side of the azeotrope gas and arranged to vary the inlet region of the high pressure and the alcohole region and the low pressure isothermal cooling zone, And an outlet variable valve arranged to vary the high pressure but also the al cooling area and the outlet area of the low pressure al cooling area.

상기 입구 가변밸브는 입구힌지, 및 상기 입구힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고, 그 회전위치에 따라서 그 단부는 상기 고압이지알 쿨링영역과 상기 저압이지알 쿨링영역의 입구영역을 가변시키는 입구 밸브날개를 포함할 수 있다. The inlet variable valve is disposed rotatably about an inlet hinge and an inlet hinge and has an end connected to an inlet valve that varies an inlet area of the high- It may include wings.

상기 출구 가변밸브는 출구힌지, 및 상기 출구힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고, 그 회전위치에 따라서 그 단부는 상기 고압이지알 쿨링영역과 상기 저압이지알 쿨링영역의 출구영역을 가변시키는 출구 밸브날개를 포함할 수 있다. The outlet variable valve is arranged to be rotatable about an outlet hinge and the outlet hinge, the end of which is connected to an outlet valve for varying the outlet area of the high-pressure free alumming zone and the low- It may include wings.

상기 복합 이지알쿨러의 냉각영역에서, 상기 입구 가변밸브와 대응하는 입구면과 상기 출구 가변밸브와 대응하는 출구면은 상기 입구 밸브날개와 상기 출구 밸브날개의 회전영역에 따라서 설정된 오목한 형태를 가지고 형성될 수 있다. In the cooling zone of the composite isal cooler, the inlet surface corresponding to the inlet variable valve and the outlet surface corresponding to the outlet variable valve are formed with a concave shape defined according to the rotational area of the inlet valve vane and the outlet valve vane .

상기 복합 이지알쿨러는 두께 방향으로 설정된 간격을 두고 배열되는 냉각튜브, 및 상기 냉각튜브 사이에서 입구에서 출구측으로 형성되는 이지알 가스통로를 포함할 수 있다. The composite isal cooler may include a cooling tube arranged at a predetermined interval in the thickness direction, and an inert gas passage formed between the cooling tubes at an inlet to an outlet side.

상기 냉각튜브 내부에는 냉각수가 흐르는 냉각수통로가 형성될 수 있다. A cooling water passage through which the cooling water flows may be formed inside the cooling tube.

상기 고압 이지알라인에 배치되어 고압이지알가스의 흐름양을 제어하는 고압 이지알밸브, 및 상기 저압 이지알라인에 배치되어 저압이지알가스의 흐름양을 제어하는 저압 이지알밸브를 포함할 수 있다. Pressure high-pressure solenoid valve disposed in the high-pressure solenoid to control the flow rate of the high-pressure solitary gas, and a low-pressure solenoid valve disposed in the low-pressure igniter for controlling the flow rate of the low- have.

본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템은 엔진의 배기측에 연결되는 배기라인의 일측에 설치되어 배기가스를 처리하도록 배치되는 후처리장치, 상기 후처리장치의 상류측에 배치되는 터보차저의 터빈, 및 상기 후처리장치의 후단부에서 배출되는 저압이지알가스와 상기 터빈의 전단부에서 배출되는 고압이지알가스를 동시에 냉각시키도록 배치되는 복합 이지알쿨러를 포함하고, 상기 복합 이지알쿨러는, 이지알가스의 입구측에 배치되어 고압이지알 쿨링영역과 및 저압이지알 쿨링영역의 입구영역을 가변시키도록 배치되는 입구 가변밸브, 이지알가스의 출구측에 배치되어 고압이지알 쿨링영역과 및 저압이지알 쿨링영역의 출구영역을 가변시키도록 배치되는 출구 가변밸브, 상기 입구 가변밸브와 상기 출구 가변밸브를 작동시키는 밸브 액추에이터, 및 엔진의 운행상태에 따라서 상기 밸브 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. An engine system having a composite isal cooler according to an embodiment of the present invention includes a post-treatment device installed on one side of an exhaust line connected to an exhaust side of an engine and arranged to treat exhaust gas, And a multiple-stage al cooler arranged to simultaneously cool the turbine of the turbocharger to be disposed and the high-pressure inert gas discharged from the front end of the turbine and the low-pressure inert gas discharged from the rear end of the after- The composite isalcooler is disposed at the inlet side of the azeotrope gas and is disposed at the outlet side of the azeotrope gas, the inlet variable valve being arranged to vary the inlet region of the high-pressure alcooling zone and the low- An outlet variable valve disposed to vary the high pressure, the al cooling zone, and the outlet zone of the low pressure easy cooling zone; and an outlet variable valve operatively associated with the inlet variable valve and the outlet variable valve And a control unit for controlling the valve actuator according to the running state of the engine.

상기 입구 가변밸브는 입구힌지, 및 상기 입구힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고, 그 회전위치에 따라서 그 단부는 상기 고압이지알 쿨링영역과 상기 저압이지알 쿨링영역의 입구영역을 가변시키는 입구 밸브날개를 포함할 수 있다. The inlet variable valve is disposed rotatably about an inlet hinge and an inlet hinge and has an end connected to an inlet valve that varies an inlet area of the high- It may include wings.

상기 출구 가변밸브는 출구힌지, 및 상기 출구힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고, 그 회전위치에 따라서 그 단부는 상기 고압이지알 쿨링영역과 상기 저압이지알 쿨링영역의 출구영역을 가변시키는 출구 밸브날개를 포함할 수 있다. The outlet variable valve is arranged to be rotatable about an outlet hinge and the outlet hinge, the end of which is connected to an outlet valve for varying the outlet area of the high-pressure free alumming zone and the low- It may include wings.

입구면과 출구면은 상기 입구 밸브날개와 상기 출구 밸브날개의 회전영역에 따라서 설정된 오목한 형태를 가지고 형성될 수 있다. The inlet surface and the outlet surface may be formed in a concave shape that is set according to the rotation area of the inlet valve vane and the outlet valve vane.

상기 복합 이지알쿨러는 두께 방향으로 설정된 간격을 두고 배열되는 냉각튜브, 및 상기 냉각튜브 사이에서 입구에서 출구측으로 형성되는 이지알 가스통로를 포함할 수 있다. The composite isal cooler may include a cooling tube arranged at a predetermined interval in the thickness direction, and an inert gas passage formed between the cooling tubes at an inlet to an outlet side.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 고압 이지알쿨러와 저압 이지알쿨러를 하나의 복합 이지알쿨러로 통합하여 부품비용과 중량을 줄일 수 있고, 냉각회로를 단순화할 수 있다. To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, it is possible to integrate a high-pressure easy-to-cooler and a low-pressure easy-cooler into one composite quick cooler, thereby reducing component cost and weight, and simplifying the cooling circuit.

또한, 복합 이지알쿨러의 입구측과 배기측에 각각 용량가변밸브를 설치하고, 고압이지알가스와 저압이지알가스의 입구측 개도율과 출구측 개도율을 동시에 가변시킴으로써, 고압이지알가스와 저압이지알가스의 냉각용량을 용이하게 가변시킬 수 있다. In addition, a capacity variable valve is provided on the inlet side and the exhaust side of the composite air cooler, respectively, and the inlet side opening ratio and the outlet side opening rate of the high-pressure and low- The cooling capacity of the low-pressure inert gas can be easily varied.

도 1은 본 발명과 관련된 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라서 엔진의 회전속도와 연료분사량에 따른 이지알가스의 사용특성을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러의 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템의 개략적인 제어 구성도이다. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system having an easy cooler related to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an engine system having a hybrid isothermal cooler according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the characteristics of use of the igniter according to the rotation speed of the engine and the fuel injection amount according to the embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of a composite isal cooler according to an embodiment of the present invention.
5 is a partial cross-sectional view of a composite isal cooler according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic control configuration diagram of an engine system having a hybrid isothermal cooler according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. .

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.In order to clearly illustrate the embodiments of the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the entire specification.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following description, the names of the components are denoted by the first, second, etc. in order to distinguish them from each other because the names of the components are the same and are not necessarily limited to the order.

도 1은 본 발명과 관련된 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템의 개략적인 구성도이다. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system having an easy cooler related to the present invention.

도 1을 참조하면, 엔진시스템은 흡기라인(110), 인터쿨러(105), 엔진(100), 배기라인(125), DPF(130), 저압 이지알라인(120), 저압 이지알쿨러(115), 터보차저(145), 고압 이지알라인(135), 및 고압 이지알쿨러(140)를 포함한다. 1, an engine system includes an intake line 110, an intercooler 105, an engine 100, an exhaust line 125, a DPF 130, a low-pressure all-line 120, a low- A turbocharger 145, a high-pressure all-line 135, and a high-pressure idler 140.

상기 터보차저(145)는 상기 배기라인(125)을 흐르는 배기가스에 의해서 회전하는 터빈과, 상기 터빈에 의해서 상기 흡기라인(110)을 흐르는 흡기를 압축하는 컴프레서를 포함하고, 상기 DPF(130)는 상기 터보차저(145)의 터빈 하류측에 설치된다. The turbocharger 145 includes a turbine that rotates by the exhaust gas flowing through the exhaust line 125 and a compressor that compresses the intake air flowing through the intake line 110 by the turbine. Is installed on the downstream side of the turbine of the turbocharger (145).

상기 저압 이지알라인(120)은 상기 DPF(130)의 하류측 상기 배기라인(125)에서 분기되어 상기 터보차저(145)의 상기 컴프레서의 상류측 상기 흡기라인(110)으로 합류된다. The low pressure air line 120 branches from the exhaust line 125 downstream of the DPF 130 and joins the intake line 110 upstream of the compressor of the turbocharger 145.

상기 고압 이지알라인(135)은 상기 터보차저(145)의 상기 터빈의 상류측 상기 배기라인(125)에서 분기되어, 상기 인터쿨러(105)의 하류측 상기 흡기라인(110)으로 합류된다. The high pressure air line 135 branches from the exhaust line 125 upstream of the turbine of the turbocharger 145 and merges into the intake line 110 downstream of the intercooler 105.

상기 저압 이지알라인(120)에는 저압 이지알밸브(미도시)와 저압 이지알쿨러(115)가 배치되고, 상기 고압 이지알라인(135)에는 고압 이지알밸브(미도시)와 고압 이지알쿨러(140)가 배치된다. A low-pressure easy-to-open valve (not shown) and a low-pressure easy-cooler 115 are disposed in the low-pressure clearance line 120. A high-pressure quick-release valve (not shown) The cooler 140 is disposed.

본 발명의 실시예에서는, 하나의 복합 이지알쿨러가 상기 저압 이지알쿨러(115)와 상기 고압 이지알쿨러(140)의 기능을 동시에 수행하고, 이들의 냉각 용량을 각각 가변시킴으로써 중량과 비용, 및 냉각 용량을 최적화할 수 있다. In an embodiment of the present invention, a single composite isal cooler performs the functions of the low-pressure idler cooler 115 and the high-pressure idler cooler 140 simultaneously, and by varying their cooling capacities, And the cooling capacity can be optimized.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템의 개략적인 구성도이고, 도 1과 비교하여 특징적인 부분에 대해서 설명한다. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an engine system having a hybrid isal cooler according to an embodiment of the present invention, and a characteristic portion in comparison with FIG. 1 will be described.

도 2를 참조하면, 상기 터보차저(145)의 터빈의 상류측 상기 배기라인(125)에서 고압 이지알라인(135)이 분기되고, 상기 DPF(130)의 하류측 상기 배기라인(125)에서 상기 저압 이지알라인(120)이 분기되며, 상기 고압 이지알라인(135)과 상기 저압 이지알라인(120)은 각각 상기 복합 이지알쿨러(200)의 이지알가스 입구측으로 연결된다. Referring to FIG. 2, a high-pressure not-isolated line 135 is branched from the exhaust line 125 on the upstream side of the turbine of the turbocharger 145, The low pressure azeelain 120 is diverged and the high pressure azeelone 135 and the low pressure azeelone 120 are connected to the inlet of the azeotrope gas cooler 200, respectively.

그리고, 상기 복합 이지알쿨러(200)에 의해서 냉각된 저압이지알가스는 상기 터보차저(145)의 컴프레서 상류측 상기 흡기라인(110)으로 합류되고, 상기 복합 이지알쿨러(200)에 의해서 냉각된 고압이지알가스는 상기 인터쿨러(105)의 하류측 상기 흡기라인(110)으로 합류된다. The low-pressure iso-gas cooled by the multiple-iso cooler 200 is joined to the intake line 110 on the upstream side of the compressor of the turbocharger 145 and cooled by the multi- And the high-pressure inert gas is merged into the intake line 110 on the downstream side of the intercooler 105.

상기 복합 이지알쿨러(200)는 순환하는 냉각수에 의해서 고압이지알가스와 저압이지알가스를 각각 냉각시킬 수 있다. 아울러, 상기 복합 이지알쿨러(200)의 상류측에서 상기 고압 이지알라인(135)과 상기 저압 이지알라인(120)에는 각각 고압 이지알밸브(212)와 저압 이지알밸브(214)가 배치되고, 이들은 엔진의 운행상태에 따라서 순환하는 이지알가스의 흐름양을 각각 제어할 수 있다. The composite isalcooler 200 can cool the high-pressure and low-pressure inert gas by the circulating cooling water, respectively. In addition, a high-pressure relief valve 212 and a low-pressure relief valve 214 are disposed on the high-pressure isolator 135 and the low-pressure isolator 120 on the upstream side of the multiple- And they can respectively control the flow amount of the azeotropic gas circulating in accordance with the running state of the engine.

본 발명의 실시예에서, 상기 DPF는 배기가스에 포함된 입자상물질을 거르고, 설정된 조건에서 태워 제거하는 기능과, 촉매를 이용하여 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 기능을 수행할 수 있다. In the embodiment of the present invention, the DPF can perform the function of filtering particulate matter contained in the exhaust gas and burning it under a predetermined condition, and the function of reducing the harmful substances contained in the exhaust gas by using the catalyst.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라서 엔진의 회전속도와 연료분사량에 따른 이지알가스의 사용특성을 보여주는 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing the characteristics of use of the igniter according to the rotation speed of the engine and the fuel injection amount according to the embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 가로축은 엔진(100)의 회전속도를 나타내고, 세로축은 인젝터(605)에서 분사되는 연료분사량을 나타내며, 전체적으로 저속 및 저부하 조건에서는 고압이지알가스가 사용되고, 고속 및 고부하 조건에서는 저압이지알가스가 사용된다. 3, the horizontal axis represents the rotational speed of the engine 100, and the vertical axis represents the fuel injection amount injected from the injector 605. High-speed and high-load gas is used under low and low load conditions as a whole, A low-pressure inert gas is used.

아울러, 중속 및 중부하 조건에서는 고압이지알가스와 저압이지알가스가 함께 사용되는 경향이 있다. In addition, under medium and heavy load conditions, there is a tendency to use both high-pressure and low-pressure inert gas.

따라서, 고속 및 고부하조건에서는 고압 이지알쿨러(140)의 용량이 남고, 저압 이지알쿨러(115)의 용량은 부족할 수 있으며, 저속 및 저부하조건에서는 저압 이지알쿨러(115)의 용량이 남고, 고압 이지알쿨러(140)의 용량은 부족할 수 있다. Therefore, the capacity of the high-pressure uncooler 140 remains at a high-speed and high-load condition, the capacity of the al cooler 115 may be insufficient, and the capacity of the low- , But the capacity of the high pressure al cooler 140 may be insufficient.

본 발명의 실시예에서는, 하나의 복합 이지알쿨러(200)와 가변밸브를 사용하여 고속 및 고부하조건에서는 저압이지알가스의 냉각용량을 늘리고, 저속 및 저부하조건에서는 고압이지알가스의 냉각용량을 늘림으로써, 냉각용량을 최적화하고, 중량을 감소시킬 수 있다. In the embodiment of the present invention, the cooling capacity of the low-pressure easy-to-charge gas is increased under high-speed and high-load conditions using a single composite air cooler 200 and the variable valve, , It is possible to optimize the cooling capacity and reduce the weight.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러의 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러의 일부 단면도이다. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a composite isal cooler according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a composite isal cooler according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 복합 이지알쿨러(200)의 입구측은 고압 이지알라인(135)과 저압 이지알라인(120)에 각각 연결되고, 출구측도 고압 이지알라인(135)과 저압 이지알라인(120)과 각각 연결된다. 4 and 5, the inlet side of the composite isalcooler 200 is connected to the high pressure all-line 135 and the low-pressure all-line 120, respectively, and the outlet side is also connected to the high- And are connected to the respective pixels 120, respectively.

상기 복합 이지알쿨러(200)는 하우징(430), 및 냉각튜브(425)를 포함하고, 상기 하우징(430) 내부에 상기 냉각튜브(425)가 입구에서 출구측으로 연장되고, 폭방향으로 설정된 간격을 두고 배열된다. The composite isal cooler 200 includes a housing 430 and a cooling tube 425 in which the cooling tube 425 extends from the inlet to the outlet side, .

상기 냉각튜브(425) 사이에 이지알 가스통로(500)가 형성되고, 상기 냉각튜브(425)에는 냉각수가 흐르는 구조를 갖는다. 상기 냉각튜브(425)의 상세 구조는 공지기술을 참조한다. An inert gas passage (500) is formed between the cooling tubes (425), and cooling water flows through the cooling tubes (425). The detailed structure of the cooling tube 425 is well known in the art.

입구 가변밸브(410a)는 입구측에서 상기 고압 이지알라인(135)과 상기 저압 이지알라인(120)의 출구 사이에 배치되고, 입구힌지(400a)와 입구 밸브날개(405a)를 포함한다. The inlet variable valve 410a is disposed at the inlet side between the outlet of the high pressure allin 135 and the outlet of the low pressure allin 120 and includes an inlet hinge 400a and an inlet valve vane 405a.

상기 입구 밸브날개(405a)의 일단은 상기 입구힌지(400a)를 중심으로 회전가능하게 배치되고, 타단은 상기 냉각튜브(425)의 입구측면으로 연장된다. 밸브 액추에이터(610)는 상기 입구 밸브날개(405a)를 상기 입구힌지를 중심으로 회전시킬 수 있다. One end of the inlet valve vane 405a is rotatably disposed about the inlet hinge 400a and the other end extends to the inlet side of the cooling tube 425. [ The valve actuator 610 may rotate the inlet valve vane 405a about the inlet hinge.

아울러, 출구 가변밸브(410b)는 출구측에서 상기 고압 이지알라인(135)과 상기 저압 이지알라인(120) 사이에 배치되고, 출구힌지(400b)와 출구 밸브날개(405b)를 포함한다. The outlet variable valve 410b is disposed at the outlet side between the high pressure allin 135 and the low pressure allin 120 and includes an outlet hinge 400b and an outlet valve vane 405b.

상기 출구 밸브날개(405b)의 일단은 상기 출구힌지(400b)를 중심으로 회전가능하게 배치되고, 타단은 상기 냉각튜브(425)의 출구측면으로 연장된다. 밸브 액추에이터(610)는 상기 출구 밸브날개(405b)를 상기 출구힌지(400b)를 중심으로 회전시킬 수 있다. One end of the outlet valve vane 405b is rotatably disposed about the outlet hinge 400b and the other end extends to the outlet side of the cooling tube 425. [ The valve actuator 610 may rotate the outlet valve vane 405b about the outlet hinge 400b.

본 발명의 실시예에서, 상기 입구 가변밸브(410a)와 상기 출구 가변밸브(410b)가 수평방향으로 위치하면, 고압이지알 쿨링영역과 저압이지알 쿨링영역이 동일하다. In an embodiment of the present invention, when the inlet variable valve 410a and the outlet variable valve 410b are positioned in the horizontal direction, the high pressure and the low pressure aling areas are the same.

그리고, 상기 입구 가변밸브(410a)가 상기 입구힌지(400a)를 중심으로 시계방향으로 설정각도 회전하고, 상기 출구 가변밸브(410b)가 상기 출구힌지(400b)를 중심으로 반시계방향으로 설정각도 회전하면, 고압이지알 쿨링영역은 줄어들고, 저압이지알 쿨링영역이 늘어난다. When the inlet variable valve 410a is rotated clockwise about the inlet hinge 400a and the outlet variable valve 410b is rotated counterclockwise about the outlet hinge 400b, When rotated, the high pressure, the al cooling area decreases, the low pressure increases, and the al cooling area increases.

반대로, 상기 입구 가변밸브(410a)가 상기 입구힌지(400a)를 중심으로 반시계방향으로 설정각도 회전하고, 상기 출구 가변밸브(410b)가 상기 출구힌지(400b)를 중심으로 시계방향으로 설정각도 회전하면, 고압이지알 쿨링영역은 늘어나고, 저압이지알 쿨링영역은 줄어든다. On the other hand, when the inlet variable valve 410a rotates counterclockwise about the inlet hinge 400a and the outlet variable valve 410b is rotated clockwise about the outlet hinge 400b, When rotating, the high pressure increases the al cooling area, the low pressure reduces the al cooling area.

본 발명의 실시예에서, 상기 냉각튜브(425)의 내부로는 냉각수가 흐르고, 냉각튜브(425)의 구조와, 냉각펌프(미도시), 및 냉각라인(미도시)에 대해서는 공지기술을 참조한다. In the embodiment of the present invention, cooling water flows into the cooling tube 425, and the structure of the cooling tube 425, the cooling pump (not shown), and the cooling line (not shown) do.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템의 개략적인 제어 구성도이고, 엔진시스템은 제어부(600), 인젝터(605), 및 밸브 액추에이터(610)를 포함하고, 상기 제어부(600)는 엔진(100)의 운행상태에 따라서 상기 밸브 액추에이터(610)를 제어할 수 있다. 6 is a schematic control configuration diagram of an engine system having a hybrid isothermal cooler according to an embodiment of the present invention. The engine system includes a control unit 600, an injector 605, and a valve actuator 610, The control unit 600 may control the valve actuator 610 according to the operating state of the engine 100.

그리고, 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라서 상기 인젝터(605)에서 분사되는 연료분사량이 제어되고, 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라서 상기 밸브 액추에이터(610)는 입구 가변밸브(410a), 출구 가변밸브(410b), 저압 이지알밸브(214), 및 고압 이지알밸브(212)를 각각 제어할 수 있다. The fuel injection amount injected from the injector 605 is controlled in accordance with the control signal of the controller 600 and the valve actuator 610 is controlled in accordance with the control signal of the controller 600 by the inlet variable valve 410a, The outlet variable valve 410b, the low pressure differential valve 214, and the high pressure differential valve 212, respectively.

상기 제어부(600)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 내용을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다. The control unit 600 may be implemented by one or more microprocessors operating according to a set program, and may include a series of instructions for executing contents according to an embodiment of the present invention.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

100: 엔진 105: 인터쿨러
110: 흡기라인 115: 저압 이지알쿨러
120: 저압 이지알라인 125: 배기라인
130: DPF 135: 고압 이지알라인
140: 고압 이지알쿨러 145: 터보차저
200: 복합 이지알쿨러 212: 고압 이지알밸브
214: 저압 이지알밸브 410a: 입구 가변밸브
405a: 입구 밸브날개 400a: 입구힌지
410b: 출구 가변밸브 405b: 출구 밸브날개
400b: 출구힌지 420: 고압이지알 쿨링영역
422: 저압이지알 쿨링영역 425: 냉각튜브
430: 하우징 500: 이지알 가스통로
600: 제어부 605: 인젝터
610: 밸브 액추에이터100: engine 105: intercooler
110: intake line 115: low pressure,
120: low pressure, alline 125: exhaust line
130: DPF 135: High pressure,
140: High pressure, Al cooler 145: Turbocharger
200: Composite Easy Al cooler 212: High pressure Easy Valve
214: low-pressure, high-pressure valve 410a: inlet variable valve
405a: inlet valve wing 400a: inlet hinge
410b: outlet variable valve 405b: outlet valve blade
400b: outlet hinge 420: high pressure, al cooling area
422: low pressure, aluminized zone 425: cooling tube
430: housing 500:
600: controller 605: injector
610: Valve actuator

Claims (16)

엔진의 배기측에 연결되는 배기라인의 일측에 설치되어 배기가스의 유해물질을 처리하도록 배치되는 후처리장치;
상기 후처리장치의 상류측에 배치되는 터보차저의 터빈; 및
상기 후처리장치의 후단부에서 배출되는 저압이지알가스와 상기 터빈의 전단부에서 배출되는 고압이지알가스를 동시에 냉각시키도록 배치되는 복합 이지알쿨러;를 포함하며,
상기 복합 이지알쿨러에 의해서 냉각된 고압이지알가스는 상기 엔진의 흡기측과 연결되는 흡기라인으로 합류되고, 상기 흡기라인의 일측에는 상기 터보차저의 컴프레서가 배치되며, 상기 컴프레서의 하류측에는 압축된 흡기를 냉각시키는 인터쿨러가 배치되고,
상기 복합 이지알쿨러는 이지알가스의 입구측에 배치되어 고압이지알 쿨링영역과 및 저압이지알 쿨링영역의 입구영역을 가변시키도록 배치되는 입구 가변밸브와, 이지알가스의 출구측에 배치되어 고압이지알 쿨링영역과 및 저압이지알 쿨링영역의 출구영역을 가변시키도록 배치되는 출구 가변밸브를 포함하고,
상기 입구 가변밸브는 입구힌지와, 상기 입구힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고 그 회전위치에 따라서 그 단부는 상기 고압이지알 쿨링영역과 상기 저압이지알 쿨링영역의 입구영역을 가변시키는 입구 밸브날개를 포함하며,
상기 출구 가변밸브는 출구힌지와, 상기 출구힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고 그 회전위치에 따라서 그 단부는 상기 고압이지알 쿨링영역과 상기 저압이지알 쿨링영역의 출구영역을 가변시키는 출구 밸브날개를 포함하고,
상기 복합 이지알쿨러의 냉각영역에서, 상기 입구 가변밸브와 대응하는 입구면과 상기 출구 가변밸브와 대응하는 출구면은 상기 입구 밸브날개와 상기 출구 밸브날개의 회전영역에 따라서 설정된 오목한 형태를 가지고 형성된 것을 특징으로 하는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템. A post-treatment device disposed on one side of an exhaust line connected to the exhaust side of the engine and arranged to treat harmful substances of the exhaust gas;
A turbine of a turbocharger disposed upstream of the post-treatment apparatus; And
And a multiple-stage al cooler arranged to simultaneously cool the low-pressure inert gas discharged from the rear end of the post-treatment apparatus and the high-pressure inert gas discharged from the front end of the turbine,
The high pressure igniter cooled by the multiple ignition cooler is merged into an intake line connected to the intake side of the engine and a compressor of the turbocharger is disposed on one side of the intake line, An intercooler for cooling the intake air is disposed,
The composite isalcooler is disposed at the inlet side of the azeotrope gas and is disposed at the outlet side of the azeotor gas so as to be arranged to vary the inlet region of the high pressure and the alcohole region and the low pressure isothermal cooling zone, An outlet variable valve arranged to vary the high pressure but not the al cooling zone and the outlet zone of the low pressure al cooling zone,
Wherein the inlet variable valve comprises an inlet hinge and an inlet valve vane that is rotatably disposed about the inlet hinge and has an end connected to an inlet valve vane that varies the inlet region of the high- / RTI >
The outlet variable valve comprises an outlet hinge and an outlet valve vane that is rotatably disposed about the outlet hinge and whose end is adapted to vary the outlet area of the high pressure isothermal cooling zone and the low pressure isothermal cooling zone, Lt; / RTI >
In the cooling zone of the composite isalcooler, an inlet surface corresponding to the inlet variable valve and an outlet surface corresponding to the outlet variable valve are formed with a concave shape defined according to the rotational area of the inlet valve vane and the outlet valve vane Wherein the engine is an engine. 삭제delete 삭제delete 제1항에서,
상기 복합 이지알쿨러에 의해서 냉각된 저압이지알가스는 상기 터보차저의 상기 컴프레서의 상류측으로 합류되는 것을 특징으로 하는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템.The method of claim 1,
Wherein the low-pressure iso-gas cooled by the multiple-iso cooler is merged upstream of the compressor of the turbocharger. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에서,
상기 복합 이지알쿨러는 두께 방향으로 설정된 간격을 두고 배열되는 냉각튜브, 및 상기 냉각튜브 사이에서 입구에서 출구측으로 형성되는 이지알 가스통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템. The method of claim 1,
Characterized in that the composite isal cooler comprises a cooling tube arranged at an interval set in the thickness direction and an easy gas passage formed at the inlet side to the outlet side between the cooling tubes. . 제9항에서,
상기 냉각튜브 내부에는 냉각수가 흐르는 냉각수통로가 형성된 것을 특징으로 하는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템. The method of claim 9,
And a cooling water passage through which cooling water flows is formed inside the cooling tube. 제1항에서,
고압 이지알라인에 배치되어 고압이지알가스의 흐름양을 제어하는 고압 이지알밸브; 및
저압 이지알라인에 배치되어 저압이지알가스의 흐름양을 제어하는 저압 이지알밸브;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템. The method of claim 1,
A high-pressure solenoid valve disposed in the high-pressure all-in-one to control the flow rate of the high-pressure solitary gas; And
A low pressure emergency valve disposed in the low pressure air line to control the flow rate of the low pressure air gas;
And an engine control unit for controlling the engine. 엔진의 배기측에 연결되는 배기라인의 일측에 설치되어 배기가스의 유해물질을 처리하도록 배치되는 후처리장치;
상기 후처리장치의 상류측에 배치되는 터보차저의 터빈; 및
상기 후처리장치의 후단부에서 배출되는 저압이지알가스와 상기 터빈의 전단부에서 배출되는 고압이지알가스를 동시에 냉각시키도록 배치되는 복합 이지알쿨러; 를 포함하고,
상기 복합 이지알쿨러는,
이지알가스의 입구측에 배치되어 고압이지알 쿨링영역과 및 저압이지알 쿨링영역의 입구영역을 가변시키도록 배치되는 입구 가변밸브;
이지알가스의 출구측에 배치되어 고압이지알 쿨링영역과 및 저압이지알 쿨링영역의 출구영역을 가변시키도록 배치되는 출구 가변밸브;
상기 입구 가변밸브와 상기 출구 가변밸브를 작동시키는 밸브 액추에이터; 및
엔진의 운행상태에 따라서 상기 밸브 액추에이터를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 입구 가변밸브는 입구힌지와, 상기 입구힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고 그 회전위치에 따라서 그 단부는 상기 고압이지알 쿨링영역과 상기 저압이지알 쿨링영역의 입구영역을 가변시키는 입구 밸브날개를 포함하고,
상기 출구 가변밸브는 출구힌지와, 상기 출구힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고 그 회전위치에 따라서 그 단부는 상기 고압이지알 쿨링영역과 상기 저압이지알 쿨링영역의 출구영역을 가변시키는 출구 밸브날개를 포함하며,
상기 복합 이지알쿨러의 냉각영역에서, 상기 입구 가변밸브와 대응하는 입구면과 상기 출구 가변밸브와 대응하는 출구면은 상기 입구 밸브날개와 상기 출구 밸브날개의 회전영역에 따라서 설정된 오목한 형태를 가지고 형성된 것을 특징으로 하는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템. A post-treatment device disposed on one side of an exhaust line connected to the exhaust side of the engine and arranged to treat harmful substances of the exhaust gas;
A turbine of a turbocharger disposed upstream of the post-treatment apparatus; And
A multiple-stage al- cooler arranged to simultaneously cool the low-pressure external gas discharged from the rear end of the post-treatment apparatus and the high-pressure external gas discharged from the front end of the turbine; Lt; / RTI >
The composite isoalcooler,
An inlet variable valve disposed at an inlet side of the azeotrope gas and arranged to vary the inlet region of the high-pressure alcooling zone and the low-pressure alcohole zone;
An outlet variable valve disposed at the outlet side of the azeotrope gas and arranged to vary the high pressure and the alcohole region and the outlet region of the low pressure isothermal cooling zone;
A valve actuator for operating the inlet variable valve and the outlet variable valve; And
And a control unit for controlling the valve actuator according to the running state of the engine,
Wherein the inlet variable valve comprises an inlet hinge and an inlet valve vane that is rotatably disposed about the inlet hinge and has an end connected to an inlet valve vane that varies the inlet region of the high- Lt; / RTI >
The outlet variable valve comprises an outlet hinge and an outlet valve vane disposed rotatably about the outlet hinge and at an end thereof at an end thereof for varying the outlet area of the high- / RTI >
In the cooling zone of the composite isalcooler, an inlet surface corresponding to the inlet variable valve and an outlet surface corresponding to the outlet variable valve are formed with a concave shape defined according to the rotational area of the inlet valve vane and the outlet valve vane Wherein the engine is an engine. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제12항에서,
상기 복합 이지알쿨러는 두께 방향으로 설정된 간격을 두고 배열되는 냉각튜브, 및 상기 냉각튜브 사이에서 입구에서 출구측으로 형성되는 이지알 가스통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 이지알쿨러를 구비한 엔진시스템. The method of claim 12,
Characterized in that the composite isal cooler comprises a cooling tube arranged at an interval set in the thickness direction and an easy gas passage formed at the inlet side to the outlet side between the cooling tubes. .
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